JPWO2018198348A1 - 波動歯車装置および波動発生器 - Google Patents

Abstract

波動歯車装置（１）の波動発生器（４）は、外歯歯車（３）を楕円状閉曲線（Ｃ０）に沿った形状に撓め、長軸（Ｌｍａｘ）の両端の２か所において、内歯歯車（２）に対する外歯歯車（３）のかみ合い部分（５ａ、５ｂ）を形成し、かみ合い部分（５ａ、５ｂ）を円周方向に移動させる。楕円状閉曲線（Ｃ０）は、非点対称の形状をしている。例えば、楕円状閉曲線（Ｃ０）は、短軸（Ｌｍｉｎ）を対称軸とせず、長軸（Ｌｍａｘ）のみを対称軸とする線対称の閉曲線である。非点対称の状態で長軸方向の両端にかみ合い部分（５ａ、５ｂ）が形成される。長軸の２か所のかみ合い部分に異なる形状を選ぶことで、波動発生器（４）の回転に伴って発生する２次の角度伝達誤差成分に起因する振動を低減できる。

Description

本発明は波動歯車装置に関し、特に、外歯歯車を非円形に撓めて当該外歯歯車を内歯歯車に対して２か所あるいはそれ以上の箇所でかみ合わせる波動発生器に関する。

波動歯車装置では、波動発生器によって、可撓性の外歯歯車が、周方向において等角度間隔で、２か所あるいはそれ以上の箇所で、内歯歯車にかみ合うように、非円形に撓められる。例えば、外歯歯車は楕円状に撓められて、その楕円状の形状における長軸の両端の２か所に、内歯歯車に対するかみ合い部分が形成される。外歯歯車が三つ葉形状（３ローブ形状）に撓められる場合には、円周方向における１２０°間隔の３か所に、内歯歯車に対するかみ合い部分が形成される。

この状態で、波動発生器をモータ等によって回転すると、両歯車のかみ合い部分が内歯歯車の円周方向に移動する。両歯車のかみ合い部分が１周する毎に、両歯車の間には、それらの歯数差分だけ、相対回転が生じる。一方の歯車を回転しないように固定すると、他方の歯車から減速回転が取り出される。両歯車の歯数差は、かみ合い部分の数の整数倍とされる。

波動発生器によって非円形に撓められた外歯歯車において、各かみ合い部分の形状は同一である。例えば、外歯歯車を楕円状に撓めて２か所で内歯歯車にかみ合わせる場合には、外歯歯車は、その中心を対称点とする点対称の楕円状の形状に撓められる。長軸の両端に形成される外歯歯車のかみ合い部分の形状が同一になる。外歯歯車を３か所で内歯歯車にかみ合わせる場合には、外歯歯車は、その中心回りに１２０°回転する毎に形状が一致する３回対称の形状に撓められる。外歯歯車における３か所のかみ合い部分の形状が同一になる。

特許文献１、２には、波動発生器によって外歯歯車を楕円状に撓めて、２か所の位置で外歯歯車を内歯歯車にかみ合わせる波動歯車装置が提案されている。特許文献１には、外歯歯車の撓み形状を規定するウエーブプラグの輪郭形状として、余弦成分からなる卵形曲線、混合円弧、４力シェープなどを用いることが記載されている。特許文献２には、４項以上のフーリエ展開項を有する接線極座標表示式によって表現されるウエーブプラグの楕円状の形状が提案されている。

特許第４０６７０３７号公報 特許第２９１６０１２号公報

ここで、楕円状に撓められた外歯歯車は、その長軸の両端の２か所で内歯歯車にかみ合っているので、波動発生器が１回転する毎に、長軸（かみ合い部分）が同一位置を２回通過する。外歯歯車の円周方向の各部分は、半径方向に一定の振幅で繰り返し撓められる波動運動を行う。波動運動は、波動発生器１回転につき２周期の振動である。したがって、外歯歯車が楕円状に撓められる波動歯車装置では、当該波動歯車装置に生じる角度伝達誤差には、波動発生器１回転につき２周期の振動成分が含まれ、この２次振動成分は他の次数の振動成分よりも大きい。

同様に、三つ葉状に撓められた外歯歯車は１２０°の角度間隔の３か所で内歯歯車にかみ合っているので、波動発生器が１回転する毎に、かみ合い部分が同一位置を３回通過する。外歯歯車の円周方向の各部分は、半径方向に一定の振幅で繰り返し撓められる波動運動を行う。波動運動は、波動発生器１回転につき３周期の振動になる。この場合には、当該波動歯車装置に生じる角度伝達誤差に、波動発生器１回転につき３周期の振動成分が含まれ、この３次振動成分が他の次数の振動成分よりも大きい。

波動歯車装置の角度伝達誤差は、両歯車の歯部の加工誤差、波動発生器および両歯車の心ずれ、傾きなどの組み付け誤差などに起因して発生する。２次あるいは３次の振動成分は、波動歯車装置が組み込まれた装置の共振を引き起こし、駆動系、例えば搬送系の位置決め不良などの原因となる。また、ロボットアームなど高精度の運動軌跡が要求される用途においては、このような振動成分が原因となって、要求レベルを満たす精度を維持した駆動を実現できないことがある。

このような問題は、剛性の外歯歯車と、可撓性の内歯歯車と、内歯歯車を非円形に撓めて外歯歯車に対して部分的にかみ合わせる構成の波動歯車装置においても生じる。

本発明の目的は、入力回転１回転毎にかみ合い部分の箇所数に対応する周期で発生する角度伝達誤差成分に起因する振動を低減できる波動歯車装置および波動発生器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の波動歯車装置は、剛性歯車と、剛性歯車にかみ合い可能な可撓性歯車と、可撓性歯車を非円形に撓めて剛性歯車に対するかみ合い部分を形成し、かみ合い部分を剛性歯車の円周方向に移動させる波動発生器とを有している。波動発生器は、可撓性歯車の周方向において、等角度間隔で、２か所あるいはそれ以上の箇所に、剛性歯車に対するかみ合い部分が形成されるように、可撓性歯車を撓めている。また、少なくとも２か所のかみ合い部分は、それらの形状が相互に異なっている。

非円形に撓められた可撓性歯車の各かみ合い部分のそれぞれは、入力回転１回転毎に、剛性歯車の円周方向における同一位置を通過する。形状が異なるかみ合い部分の間では、剛性歯車に対するかみ合い状態も相違する。一方のかみ合い部分が通過する場合と他方のかみ合い部分が通過する場合とでは、かみ合い状態が相違するので、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。この結果、入力回転１回転毎にかみ合い部分の箇所数に対応する周期で発生する角度伝達誤差成分に起因する振動を低減できる。

例えば、波動歯車装置は、剛性の内歯歯車と、内歯歯車にかみ合い可能な可撓性の外歯歯車と、外歯歯車の周方向において、等角度間隔で、２か所あるいはそれ以上の箇所で、内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い部分が形成されるように、外歯歯車を非円形に撓め、かみ合い部分を内歯歯車の円周方向に移動させる波動発生器とを有している。

波動発生器によって、外歯歯車を、２か所で、異なる形状のかみ合い部分が形成されるように、楕円状閉曲線に沿った形状に撓める場合には、当該楕円状閉曲線を非点対称の閉曲線にすればよい。例えば、楕円状閉曲線を、当該楕円状閉曲線の短軸を対称軸とせず、長軸のみを対称軸とする線対称の閉曲線にすればよい。

波動発生器によって、３か所に、かみ合い部分が形成されるように、外歯歯車を非円形の閉曲線に沿った形成に撓める場合がある。この場合には、例えば、外歯歯車の撓み形状を規定する閉曲線において、かみ合い部分のそれぞれを規定する３か所の曲線部分を、相互に異なる形状にする。

波動発生器として、剛性のウエーブプラグ、および、ウエーブプラグのプラグ外周面と外歯歯車の内周面との間に装着されるウエーブベアリングを備えている波動発生器を用いることができる。この場合には、プラグ外周面の輪郭形状によって、外歯歯車の非円形の撓み形状が規定される。また、波動発生器として、外歯歯車の内周面に当接して当該外歯歯車を非円形に撓める複数個のローラーを備えている波動発生器を用いることができる。

次に、本発明は、外歯歯車を楕円状閉曲線に沿った形状に撓めて、楕円状閉曲線の長軸の両端の２か所において、内歯歯車に対する外歯歯車のかみ合い部分を形成し、かみ合い部分を内歯歯車の円周方向に移動させる、波動歯車装置の波動発生器に関する。本発明の波動発生器は、剛性のウエーブプラグと、ウエーブプラグのプラグ外周面と外歯歯車の内周面との間に装着されるウエーブベアリングとを備えている。プラグ外周面の輪郭形状は楕円状閉曲線に基づいて規定されている。また、楕円状閉曲線は、当該楕円状閉曲線の短軸を対称軸とせず、長軸のみを対称軸とする線対称の閉曲線である。

また、本発明の波動歯車装置の波動発生器は、外歯歯車の内周面に当接して当該外歯歯車を楕円状閉曲線に沿った形状に撓めるための複数個のローラーと、複数のローラーを、楕円状閉曲線に内接するように、当該楕円状閉曲線に沿った異なる位置に保持しているローラー保持部材とを備えている。楕円状閉曲線は、当該楕円状閉曲線の短軸を対称軸とせず、長軸のみを対称軸とする線対称の閉曲線である。

本明細書において、「楕円状閉曲線」は、形状が異なる複数の楕円曲線の組み合わせ、楕円曲線に近似の円弧などの曲線の組み合わせ、楕円曲線と楕円曲線に近似の曲線との組み合わせなどによって、構成される閉曲線を意味する。

例えば、楕円状閉曲線における短軸の一方の側の曲線部分と、短軸の他方の側の曲線部分とを、相互に異なる形状の楕円によって規定する。これらの曲線部分の両端を、短軸の両端位置において、滑らかに繋げて、楕円状閉曲線を規定する。より具体的な例では、楕円状閉曲線における短軸の一方の側の曲線部分を、前述の特許文献１に記載された曲線によって規定し、他方の側の曲線部分を、前述の特許文献２に記載された曲線によって規定し、これらの曲線の両端を、短軸の両端位置において滑らかに繋げて、楕円状閉曲線を構成する。

外歯歯車は、その回転中心を対称点とする点対称の形状ではなく、例えば、長軸のみを対称軸とする線対称の楕円状閉曲線に沿った形状に撓められる。両歯車のかみ合い部分は長軸方向の両端に形成される。すなわち、２か所にかみ合い部分が形成される。したがって、かみ合い部分は、波動発生器が１回転する間に、内歯歯車の円周方向における同一位置を２度通過する。一方のかみ合い部分が通過する場合と他方のかみ合い部分が通過する場合とでは、かみ合い状態が相違し、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。この結果、波動発生器の１回転当たり２周期で発生する角度伝達誤差の２次の誤差成分に起因する振動を低減できる。

（ａ）は実施の形態１に係る波動歯車装置の概略端面図であり、（ｂ）は外歯歯車の撓み形状を規定する楕円状閉曲線を示す説明図である。 図１の波動歯車装置の概略縦断面図である。 （ａ）は実施の形態２に係る波動歯車装置の概略端面図であり、（ｂ）は外歯歯車の撓み形状を規定する楕円状閉曲線を示す説明図である。 図３の波動歯車装置の概略縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係る波動歯車装置を示す説明図である。 本発明の実施の形態４に係る波動歯車装置を示す説明図である。 本発明の実施の形態５に係る波動歯車装置を示す説明図である。

以下に、図面を参照して本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を説明する。以下の各実施の形態は、カップ型波動歯車装置に関するものである。しかしながら、本発明は、シルクハット型波動歯車装置およびフラット型波動歯車装置にも、同様に適用可能である。

［実施の形態１］
図１（ａ）は、実施の形態１に係る波動歯車装置の概略端面図であり、図１（ｂ）はその外歯歯車の撓み形状を規定する楕円状閉曲線を示す説明図である。図２は波動歯車装置の概略縦断面図である。これらの図に示すように、波動歯車装置１は、円環状の剛性の内歯歯車２（剛性歯車）と、この内側に同軸に配置したカップ形状の可撓性の外歯歯車３（可撓性歯車）と、この内側に嵌め込まれた波動発生器４とを備えている。

外歯歯車３は、波動発生器４によって、楕円状閉曲線Ｃ０に沿った形状に撓められている。波動発生器４によって撓められた外歯歯車３には、楕円状閉曲線Ｃ０における長軸Ｌｍａｘの両端の２か所に、内歯歯車２にかみ合うかみ合い部分が形成される。図１（ａ）において、一点鎖線で囲む部分が、かみ合い部分５ａ、５ｂである。

波動発生器４がモータ等（図示せず）によって回転すると、両歯車２、３のかみ合い部分５ａ、５ｂが内歯歯車２の円周方向に移動する。かみ合い部分５ａ、５ｂが１周すると、両歯車２、３の歯数差分だけ、両歯車２、３の間に相対回転が生じる。内歯歯車２と外歯歯車３の間の歯数差は２ｎ枚（ｎ：正の整数）であり、例えば、２枚（ｎ＝１）である。例えば、内歯歯車２を回転しないように固定すると、波動発生器４の回転を、外歯歯車３の側から、大幅に減速された減速回転として取り出すことができる。

内歯歯車２は、ほぼ矩形断面をした円環状部材６と、この円環状部材６の円形内周面に形成した内歯７とを備えている。外歯歯車３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部１１と、この円筒状胴部１１の後端から半径方向の内側に延びている円盤状のダイヤフラム１２と、ダイヤフラム１２の内周縁に繋がっている剛体である円環状のボス１３と、円筒状胴部１１の開口端の側の外周面部分に形成した外歯１４とを備えている。

波動発生器４は、円筒状のハブ２１と、この外周面に取り付けたウエーブプラグ（カム板）２２と、ウエーブプラグ２２の外周面２２ａに装着したウエーブベアリング２３とを備えている。外周面２２ａは、楕円状閉曲線Ｃ０に相似の輪郭形状をしている。外周面２２ａに装着したウエーブベアリング２３の外輪外周面２３ａは楕円状閉曲線Ｃ０に対応する輪郭形状に撓められている。外歯歯車３における円筒状胴部１１の外歯１４が形成されている外歯形成部分１５は、外輪外周面２３ａの輪郭形状に対応した楕円状閉曲線Ｃ０に沿った形状に撓められている。

ここで、波動発生器４による外歯歯車３の撓み形状を規定する楕円状閉曲線Ｃ０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、２種類の楕円曲線から構成される。

楕円状閉曲線Ｃ０は、その短軸Ｌｍｉｎの一方の側（図１（ｂ）における上半部分）を規定する第１曲線部分Ｃ１と、短軸Ｌｍｉｎの他方の側（図１（ｂ）における下半部分）規定する第２曲線部分Ｃ２とによって規定される。図１（ｂ）においては、短軸Ｌｍｉｎに対する第１曲線部分Ｃ１の線対称の曲線を一点鎖線で示すと共に、第１、第２曲線部分Ｃ１、Ｃ２の相違を誇張して示してある。

第１、第２曲線部分Ｃ２は、相互に異なる形状の楕円曲線であるが、周長が同一で、短軸が同一長さである。例えば、第１曲線部分Ｃ１は、長軸Ｌｍａｘおよびその付近の部分の曲率が、第２曲線部分Ｃ２の長軸Ｌｍａｘおよびその付近の部分の曲率よりも大きい。短軸Ｌｍｉｎの両端において、第１、第２曲線部分Ｃ２の端が、相互に滑らかに繋がって、楕円状閉曲線Ｃ０が形成されている。楕円状閉曲線Ｃ０は、長軸Ｌｍａｘを対称軸としている（長軸Ｌｍａｘに対しては線対称である）が、短軸Ｌｍｉｎを対称軸としていない（短軸Ｌｍｉｎに対しては非線対称である）。

本例の外歯歯車３は、波動発生器４によって、楕円状閉曲線Ｃ０に沿った形状に撓められる。撓められた外歯歯車３は、長軸Ｌｍａｘの両端において、内歯歯車２にかみ合う。すなわち、長軸Ｌｍａｘの両端に、両歯車２、３のかみ合い部分５ａ、５ｂが形成される。かみ合い部分が２か所形成されるので、波動発生器４が１回転する間に、内歯歯車２の円周方向における同一位置を、両歯車２、３のかみ合い部分が２度通過する。

楕円状閉曲線Ｃ０の第１曲線部分Ｃ１によって形成されるかみ合い部分（図１（ａ）においては、かみ合い部分５ａ）と、第２曲線部分Ｃ２によって形成されるかみ合い部分（図１（ａ）においては、かみ合い部分５ｂ）とでは、かみ合い状態が相違し、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。よって、波動歯車装置１の角度伝達誤差に含まれている入力回転（波動発生器４の回転）１回転当たり２周期で発生する二次の誤差成分に起因する振動を低減できる。

［実施の形態２（ローラー式の波動発生器の例）］
図３（ａ）は実施の形態２に係る波動歯車装置を示す概略端面図であり、図３（ｂ）はその外歯歯車の撓み形状を規定する楕円状閉曲線を示す説明図である。図４は波動歯車装置の概略縦断面図である。実施の形態２の波動歯車装置３１は、円環状の剛性の内歯歯車３２（剛性歯車）と、この内歯歯車３２の内側に配置されたカップ形状の可撓性の外歯歯車３３（可撓性歯車）と、この可撓性の外歯歯車３３の内側に配置された６ローラータイプの波動発生器３４とを有している。波動発生器３４によって、外歯歯車３３は楕円状閉曲線に沿った形状に撓められて、その長軸Ｌｍａｘの両端の２か所には、内歯歯車３２にかみ合うかみ合い部分が形成される。図３（ａ）において一点鎖線で囲む部分が、外歯歯車３３における内歯歯車３２にかみ合っているかみ合い部分３５ａ、３５ｂである。

６ローラータイプの波動発生器４は、中空入力軸４１と、この中空入力軸４１の外周面に同軸に固定、あるいは中空入力軸４１と一体部品として形成されているローラー保持部材である支持円盤４２と、この支持円盤４２に取り付けられている６個のローラー５１〜５６を備えている。ローラー５１〜５６は、外歯歯車３３の外歯形成部分の内周面に対して内側から当接し、外歯歯車３３を楕円状閉曲線Ｃ１０に沿った形状に撓めている。ローラー５１〜５６は、回転中心（装置中心軸線）３１ａを中心とする楕円状閉曲線Ｃ１０に沿って、当該楕円状閉曲線Ｃ１０に内接する位置に配置されている。

図３（ｂ）に示すように、楕円状閉曲線Ｃ１０は、その短軸Ｌｍｉｎの一方の側（図における上半部分）を規定する第１曲線部分Ｃ１１と、短軸Ｌｍｉｎの他方の側（図における下半部分）規定する第２曲線部分Ｃ１２とによって規定されている。図３（ｂ）においては、短軸Ｌｍｉｎに対する第１曲線部分Ｃ１１の線対称の曲線を一点鎖線で示すと共に、第１、第２曲線部分Ｃ１１、Ｃ１２の相違を誇張して示してある。

例えば、第１、第２曲線部分Ｃ１１、Ｃ１２は、相互に異なる形状の楕円曲線であるが、周長が同一で、短軸が同一長さである。第１曲線部分Ｃ１１の長軸Ｌｍａｘの位置およびその付近の曲率は、第２曲線部分Ｃ１２の長軸Ｌｍａｘの位置およびその付近の曲率よりも大きい。短軸Ｌｍｉｎの両端において、第１、第２曲線部分Ｃ１１、Ｃ１２の対応する端が、相互に滑らかに繋がって、楕円状閉曲線Ｃ１０が形成されている。したがって、楕円状閉曲線Ｃ１０は、長軸Ｌｍａｘを対称軸としている（長軸Ｌｍａｘに対しては線対称である）が、短軸Ｌｍｉｎを対称軸としていない（短軸Ｌｍｉｎに対しては非線対称である）。

ローラー５１〜５６のうち、ローラー５１、５２、５３は、短軸Ｌｍｉｎに対して一方の側（図における上側）に配置され、ローラー５４、５５、５６は、他方の側に配置されている。ローラー５１は、長軸Ｌｍａｘ上に位置し、ローラー５２、５３は、同一サイズのローラーであり、長軸Ｌｍａｘに対して線対称の位置に配置されている。同様に、ローラー５４は長軸Ｌｍａｘ上に位置し、ローラー５５、５６は、同一サイズのローラーであり、長軸Ｌｍａｘに対して線対称の位置に配置されている。

例えば、ローラー５１とローラー５４は同一サイズであるが、それらのローラー中心は、回転中心（装置中心軸線）３１ａからの距離が僅かに相違し、非点対称の位置に配置されている。ローラー５２とローラー５５は同一サイズであるが、それらのローラー中心は、回転中心（装置中心軸線）３１ａからの距離が僅かに相違し、非点対称の位置に配置されている。同様に、ローラー５３とローラー５６は同一サイズであるが、それらのローラー中心は、回転中心（装置中心軸線）３１ａからの距離が僅かに相違し、非点対称の位置に配置されている。ローラーサイズを変えることで、非点対称の楕円状閉曲線Ｃ１０を規定することもできる。

これらのローラー５１〜５６によって規定される楕円状閉曲線Ｃ１０は、上記のように、回転中心３１ａに対して非点対称な形状である。すなわち、長軸Ｌｍａｘを対称軸とする線対称な形状であるが、短軸Ｌｍｉｎに対して非線対称な形状である。

本例の波動歯車装置３１においても、楕円状閉曲線Ｃ１０の第１曲線部分Ｃ１１によって形成されるかみ合い部分（図３（ａ）におけるかみ合い部分３５ａ）と、第２曲線部分Ｃ１２によって形成される他方のかみ合い部分（図３（ａ）におけるかみ合い部分３５ｂ）とでは、かみ合い状態が相違し、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。よって、入力回転（波動発生器３４の回転）１回転当たり２周期で発生する角度伝達誤差の二次の誤差成分に起因する波動歯車装置３１の振動を低減できる。

［実施の形態３］
図５は本発明を適用した実施の形態３に係る波動歯車装置を示す説明図である。波動歯車装置１２０は、最も内側に剛性の外歯歯車１２２（剛性歯車）が配置されている。外歯歯車１２２を同心状に取り囲む状態に、円環状の可撓性の内歯歯車１２３（可撓性歯車）が配置されている。内歯歯車１２３を同心状に取り囲む状態に、環状の波動発生器１２４が配置されている。

内歯歯車１２３は、波動発生器１２４によって、例えば、実施の形態１の場合の楕円状閉じ曲線Ｃ０と同様な楕円状閉曲線Ｃ３０に沿った形状に撓められている。波動発生器１２４によって撓められた内歯歯車１２３には、楕円状閉曲線Ｃ３０における短軸Ｌｍｉｎの両端の２か所に、外歯歯車１２２に対するかみ合い部分１２５ａ、１２５ｂが形成される。図５において、一点鎖線で囲む部分が、かみ合い部分１２５ａ、１２５ｂである。

波動発生器１２４は円環状の剛性カム板１２６と、この内側に装着されたウエーブベアリング１２７とを備えている。なお、図示の例では、ウエーブベアリング１２７の外輪は剛性カム板１２６に一体形成されている。剛性カム板１２６の非円形内周面１２６ａは、楕円状閉曲線Ｃ０によって規定されている。

波動発生器１２４によって、その内側の内歯歯車１２３は楕円状に撓められ、その楕円状の形状の短軸Ｌｍｉｎの両端に位置する内歯が、内側の外歯歯車１２２の外歯に噛み合っている。例えば、波動発生器１２４をモータなどの回転駆動源によって回転し、外歯歯車１２２を回転しないように固定すると、両歯車１２２、１２３のかみ合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。この回転を内歯歯車１２３から取り出すことができる。

楕円状閉曲線Ｃ３０における短軸両端の部分の曲線部分は、形状が相互に異なる。これらの曲線部分によって撓められる内歯歯車１２３のかみ合い部分１２５ａ、１２５ｂの形状も、相互に異なる。この結果、かみ合い部分１２５ａ、１２５ｂの間では、外歯歯車１２２に対するかみ合い状態が相違し、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。よって、波動歯車装置１２０の角度伝達誤差に含まれている入力回転１回転当たり２周期で発生する２次の誤差成分に起因する振動を低減できる。

［実施の形態４］
図６は実施の形態４に係る波動歯車装置を示す説明図である。波動歯車装置１４０は、剛性の内歯歯車１４２（剛性歯車）と、この内側に配置されている可撓性の外歯歯車１４３（可撓性歯車）と、この内側に嵌め込まれている非円形輪郭の波動発生器１４４を有している。外歯歯車１４３における外歯が形成されている部分は、波動発生器１４４によって非円形に撓められている。

波動発生器１４４は、非円形輪郭の剛性カム板１４６と、この外周に装着したウエーブベアリング１４７とを備えている。剛性カム板１４６の非円形外周面１４６ａは、真円に対して、その円周方向に沿って等間隔の複数箇所において内接可能な閉曲線によって規定されている。本例では、非円形外周面１４６ａは、三つ葉形状（３ローブ形状）であり、真円に対して、その円周方向に沿って等間隔の３箇所において内接可能な閉曲線Ｃ４０によって規定されている。真円に対して、その円周方向に沿って等間隔の４か所以上の複数箇所において内接可能な閉曲線によって非円形外周面を規定することも可能である。

この形状の波動発生器１４４によって、外歯歯車１４３は、当該波動発生器１４４の非円形輪郭に沿った形状に撓められて、１２０°の角度間隔の３か所で、内歯歯車１４２に対するかみ合い部分１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃが形成されている。波動発生器１４４の剛性カム板１４６の非円形外周面１４６ａを規定する閉曲線Ｃ４０において、かみ合い部分１４５ａ〜１４５ｃを形成する３か所の曲線部分Ｃ４０ａ、Ｃ４０ｂ、Ｃ４０ｃは、相互に異なる形状に設定されている。これにより、３か所のかみ合い部分１４５ａ〜１４５ｃにおける内歯歯車１４２とのかみ合い状態も相互に異なる。

波動発生器１４４にはモータ軸などの高速回転入力軸が連結される。波動発生器１４４が回転すると、両歯車１４２、１４３の噛み合い位置が円周方向に移動して、両歯車１４２、１４３の間には、それらの歯数差に起因する相対回転が発生する。例えば、内歯歯車１４２が回転しないように固定され、外歯歯車１４３が負荷側の部材に連結され、外歯歯車１４３から減速回転が取り出されて負荷側の部材に伝達される。この場合の両歯車１４２、１４３の歯数差は３ｎ枚（ｎは正の整数）に設定される。

内歯歯車１４２に対する外歯歯車１４３の３か所のかみ合い部分１４５ａ〜１４５ｃの間では、相互に、かみ合い状態が相違し、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。よって、波動歯車装置１４０の角度伝達誤差に含まれている入力回転１回転当たり３周期で発生する３次の誤差成分に起因する振動を低減できる。

（実施の形態５）
図７は実施の形態５に係る波動歯車装置を示す説明図である。この図に示す波動歯車装置１６０は、可撓性の内歯歯車１６３（可撓性歯車）が剛性の外歯歯車１６２（剛性歯車）の外側に配置されており、内歯歯車１６３の外周側に、非円形輪郭の内周面を備えた波動発生器１６４が配置されている。

波動発生器１６４は、非円形内周面１６６ａを備えた剛性カム板１６６と、この非円形内周面１６６ａに装着したウエーブベアリング１６７とを備えている。剛性カム板１６６の非円形内周面１６６ａは、真円に対して、その円周方向に沿って等間隔の複数箇所において外接可能な閉曲線によって規定されている。本例では、非円形内周面１６６ａは、三つ葉形状（３ローブ形状）であり、真円に対して、その円周方向に沿って等間隔の３箇所において外接可能な閉曲線Ｃ５０によって規定されている。真円に対して、その円周方向に沿って等間隔の４か所以上の複数箇所において外接可能な閉曲線によって非円形内周面を規定することも可能である。

この形状の波動発生器１６４によって、内歯歯車１６３は、当該波動発生器１６４の非円形輪郭に沿った形状に撓められて、１２０°の角度間隔の３か所で、外歯歯車１６２に対するかみ合い部分１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃが形成される。波動発生器１６４の非円形内周面１６６ａを規定する閉曲線Ｃ５０において、かみ合い部分１６５ａ〜１６５ｃを形成する３か所の曲線部分Ｃ５０ａ、Ｃ５０ｂ、Ｃ５０ｃは、相互に異なる形状に設定されている。これにより、３か所のかみ合い部分１６５ａ〜１６５ｃにおける外歯歯車１６２に対するかみ合い状態も相互に異なる。

例えば、波動発生器１６４をモータなどの回転駆動源によって回転し、外歯歯車１６２を回転しないように固定しておくと、両歯車１６２、１６３のかみ合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。この回転を内歯歯車１６３から取り出すことができる。この場合の両歯車１６２、１６３の歯数差は３ｎ枚（ｎは正の整数）に設定される。

外歯歯車１６２に対する内歯歯車１６３の３か所のかみ合い部分１６５ａ〜１６５ｃの間では、相互に、かみ合い状態が相違し、角度伝達誤差の出方（タイミング、大きさ）も同一にはならない。よって、波動歯車装置１６０の角度伝達誤差に含まれている入力回転１回転当たり３周期で発生する３次の誤差成分に起因する振動を低減できる。

［その他の実施の形態］
先に述べたように、本発明は、カップ型の波動歯車装置に限らず、シルクハット型の波動歯車装置、フラット型の波動歯車装置にも同様に適用可能である。

また、上記の実施の形態１、２、３において、楕円状閉曲線が非点対称の形状になればよいので、当該楕円状閉曲線を規定する第１、第２曲線部分として、各種の形状を採用することができる。例えば、特許文献１において提案されているプラグ形状と、特許文献２において提案されているプラグ形状との組み合わせを採用できる。また、特許文献１に記載されている従来のプラグ形状から選択した２種類のプラグ形状を用いることができる。

第１、第２曲線部分Ｃ１、Ｃ２は、相互に異なる形状の楕円曲線であるが、周長が同一で、短軸が同一長さである。例えば、第１曲線部分Ｃ１は、長軸Ｌｍａｘおよびその付近の部分の曲率が、第２曲線部分Ｃ２の長軸Ｌｍａｘおよびその付近の部分の曲率よりも大きい。短軸Ｌｍｉｎの両端において、第１、第２曲線部分Ｃ１、Ｃ２の端が、相互に滑らかに繋がって、楕円状閉曲線Ｃ０が形成されている。楕円状閉曲線Ｃ０は、長軸Ｌｍａｘを対称軸としている（長軸Ｌｍａｘに対しては線対称である）が、短軸Ｌｍｉｎを対称軸としていない（短軸Ｌｍｉｎに対しては非線対称である）。

６ローラータイプの波動発生器３４は、中空入力軸４１と、この中空入力軸４１の外周面に同軸に固定、あるいは中空入力軸４１と一体部品として形成されているローラー保持部材である支持円盤４２と、この支持円盤４２に取り付けられている６個のローラー５１〜５６を備えている。ローラー５１〜５６は、外歯歯車３３の外歯形成部分の内周面に対して内側から当接し、外歯歯車３３を楕円状閉曲線Ｃ１０に沿った形状に撓めている。ローラー５１〜５６は、回転中心（装置中心軸線）３１ａを中心とする楕円状閉曲線Ｃ１０に沿って、当該楕円状閉曲線Ｃ１０に内接する位置に配置されている。

波動発生器１２４は円環状の剛性カム板１２６と、この内側に装着されたウエーブベアリング１２７とを備えている。なお、図示の例では、ウエーブベアリング１２７の外輪は剛性カム板１２６に一体形成されている。剛性カム板１２６の非円形内周面１２６ａは、楕円状閉曲線Ｃ３０によって規定されている。

Claims (9)

1. 剛性歯車と、
   前記剛性歯車にかみ合い可能な可撓性歯車と、
   前記可撓性歯車を非円形に撓めて前記剛性歯車に対するかみ合い部分を形成し、当該かみ合い部分を前記剛性歯車の円周方向に移動させる波動発生器と
   を有しており、
   前記波動発生器は、前記可撓性歯車の周方向において、等角度間隔で、２か所あるいはそれ以上の箇所に前記かみ合い部分が形成されるように、前記可撓性歯車を撓めており、
   少なくとも２か所の前記かみ合い部分は、それらの形状が相互に異なる
   波動歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記剛性歯車は内歯歯車であり、前記可撓性歯車は外歯歯車である波動歯車装置。
3. 請求項２において、
   前記波動発生器は、前記外歯歯車を、２か所に前記かみ合い部分が形成されるように、楕円状閉曲線に沿った形状に撓めており、
   前記楕円状閉曲線は非点対称の閉曲線である波動歯車装置。
4. 請求項３において、
   前記楕円状閉曲線は、当該楕円状閉曲線の短軸を対称軸とせず、その長軸のみを対称軸とする線対称の閉曲線である波動歯車装置。
5. 請求項２において、
   前記波動発生器は、３か所に、前記かみ合い部分が形成されるように、前記外歯歯車を非円形の閉曲線に沿った形成に撓めており、
   前記閉曲線において、前記かみ合い部分のそれぞれを規定する３か所の曲線部分は、それらの形状が相互に異なる波動歯車装置。
6. 請求項２において、
   前記波動発生器は、
   剛性のウエーブプラグ、および、前記ウエーブプラグのプラグ外周面と前記外歯歯車の内周面との間に装着されるウエーブベアリングを備え、
   前記プラグ外周面の輪郭形状によって、前記外歯歯車の非円形の撓み形状が規定されている波動歯車装置。
7. 請求項２において、
   前記波動発生器は、
   前記外歯歯車の内周面に当接して当該外歯歯車を非円形に撓める複数個のローラーを備えている波動歯車装置。
8. 外歯歯車を楕円状閉曲線に沿った形状に撓めて、前記楕円状閉曲線の長軸の両端の２か所において、内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い部分を形成し、前記かみ合い部分を前記内歯歯車の円周方向に移動させる、波動歯車装置の波動発生器であって、
   剛性のウエーブプラグと、
   前記ウエーブプラグのプラグ外周面と前記外歯歯車の内周面との間に装着されるウエーブベアリングと
   を備えており、
   前記プラグ外周面の輪郭形状は前記楕円状閉曲線に基づいて規定されており、
   前記楕円状閉曲線は、当該楕円状閉曲線の短軸を対称軸とせず、前記長軸のみを対称軸とする線対称の閉曲線である波動発生器。
9. 外歯歯車を楕円状閉曲線に沿った形状に撓めて、前記楕円状閉曲線の長軸の両端の２か所において、内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い部分を形成し、前記かみ合い部分を前記内歯歯車の円周方向に移動させる、波動歯車装置の波動発生器であって、
   前記外歯歯車の内周面に当接して当該外歯歯車を前記楕円状閉曲線に沿った形状に撓めるための複数個のローラーと、
   複数の前記ローラーを、前記楕円状閉曲線に内接するように、当該楕円状閉曲線に沿った異なる位置に保持しているローラー保持部材と
   を備えており、
   前記楕円状閉曲線は、当該楕円状閉曲線の短軸を対称軸とせず、前記長軸のみを対称軸とする線対称の閉曲線である波動発生器。

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